导体组合物油墨、导体、层叠体、层叠布线基板及电子设备的制作方法

本发明涉及过孔(via)的形成中所用的导体组合物油墨、以及使用了它的导体、层叠体、层叠布线基板及电子设备。

背景技术：

近年来，研究了在塑料基板上以低成本加工形成具备多个有机薄膜晶体管(有机TFT)的晶体管阵列，作为电子纸、液晶显示器等的底板应用。该有机薄膜晶体管的制造方法中，为了与以往的硅TFT区别，强烈希望不进行真空加工、光刻技术，仅利用印刷加工来图案化形成各构成要素，实现低成本化。

由此，基于此种背景，研究了使用印刷法来形成用于将晶体管阵列与布线图案等导体之间电连接的过孔的方法。例如，提出过如下的方法，即，在以覆盖设于基板上的布线图案的状态，在基板上形成绝缘膜后，通过反复进行利用喷墨法将溶解绝缘膜的溶剂向布线图案上的绝缘膜飞射的工序、和干燥工序，而形成到达这些布线图案的导孔，将该导孔用导电材料填埋(例如参照专利文献1)。另外，提出过在设于基板上的布线图案上利用喷墨法以特殊的形状直接形成过孔的方法(例如参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-204658号公报

专利文献2：日本专利第5145687号说明书

技术实现要素：

发明所要解决的问题

但是，专利文献1中记载的方法中，为了可靠地形成导孔，对绝缘膜的同一部位进行几次飞射溶剂的工序，并且反复进行上述工序和干燥工序，因此存在有耗费时间的问题。另外，虽然对于利用该方法形成的过孔的直径，可以利用上述溶剂的体积及喷出次数实现一定程度的控制，然而存在有很难精度优良地控制过孔直径的问题。

另外，专利文献2中记载的方法中，使用导电部突出的周缘部，因此随着所形成的导电部变小，存在有无法获得有效的导电面积的问题。

此外，这些方法是仅研究了利用印刷加工形成过孔的工序的方法，复杂且工序数多，存在有使成品率、生产率降低的问题。

因而，本发明的目的在于，提供可以形成用于将夹隔着绝缘膜的布线图案等导体之间电连接的过孔的导体组合物油墨、以及使用了它的导体、层叠体、层叠布线基板及电子设备。

用于解决问题的方法

为了解决所述问题，本发明提供如下所示的导体组合物油墨、以及使用了它的导体、层叠体、层叠布线基板及电子设备。

本发明的导体组合物油墨的特征在于，含有(A)形成自组织单分子膜的含氟化合物、(B)金属粒子和(C)溶剂。

在本发明的导体组合物油墨中，优选所述(A)成分为含氟硫醇化合物。

在本发明的导体组合物油墨中，优选干燥并固化了的固化膜的表面能为30mN/m以下。

在本发明的导体组合物油墨中，优选在所述(B)成分上形成有由所述(A)成分形成的自组织单分子膜。

在本发明的导体组合物油墨中，优选所述固化膜的表面能为20mN/m以上且28mN/m以下。

在本发明的导体组合物油墨中，优选所述(A)成分的含量相对于油墨总量为10质量％以下。

在本发明的导体组合物油墨中，优选所述(A)成分为选自具有芳香环的含氟硫醇化合物及具有氟化部的烷基硫醇中的至少1种化合物。

在本发明的导体组合物油墨中，优选所述(A)成分为具有芳香环的碳原子数6到20的含氟硫醇化合物。

在本发明的导体组合物油墨中，优选所述(A)成分为选自4-三氟甲基苯硫醇、3-三氟甲基苯硫醇、五氟苯硫醇、2，3，5，6-四氟苯硫醇、2，3，5，6-四氟-4-(三氟甲基)苯硫醇、2，3，5，6-四氟-4-巯基苯甲酸甲酯、3，5-二(三氟甲基)苯硫醇、4-氟苯硫醇及11-(2，3，4，5，6-五氟苄氧基)-1-十一烷硫醇中的至少1种化合物。

在本发明的导体组合物油墨中，优选所述(B)成分的含量相对于油墨总量为15质量％以上且75质量％以下。

在本发明的导体组合物油墨中，优选所述(B)成分的金属种为选自银、铜、镍、钯、铂、以及金中的至少1种。

在本发明的导体组合物油墨中，优选所述(B)成分的金属种为银。

在本发明的导体组合物油墨中，优选所述(C)成分的含量相对于油墨总量为25质量％以上且85质量％以下。

在本发明的导体组合物油墨中，优选所述(C)成分是表面张力为40mN/m以上且65mN/m以下的二醇系溶剂。

在本发明的导体组合物油墨中，优选所述(C)成分为选自乙二醇、甘油及1，3-丙二醇中的至少1种。

本发明的导体的特征在于，含有(A)形成自组织单分子膜的含氟化合物和(B)金属粒子。

在本发明的导体中，优选所述(A)成分为含氟硫醇化合物。

在本发明的导体中，优选在所述(B)成分上形成有由所述(A)成分形成的自组织单分子膜。

本发明的层叠体的特征在于，具备：基板；电极，其设于所述基板上；和导体，其含有(A)形成自组织单分子膜的含氟化合物和(B)金属粒子，形成于所述电极上。

在本发明的层叠体中，优选还具备绝缘膜，其形成于所述基板、所述电极及所述导体上，没有覆盖所述导体的上部。

在本发明的层叠体中，优选还具备导电膜，其形成于所述绝缘膜上，与所述导体的上部接触。

在本发明的层叠体中，优选所述(A)成分为含氟硫醇化合物。

在本发明的层叠体中，优选在所述(B)成分上形成有由所述(A)成分形成的自组织单分子膜。

本发明的层叠布线基板的特征在于，具备所述层叠体。

本发明的电子设备的特征在于，具备所述层叠布线基板。

根据本发明，可以提供能够形成用于将夹隔着绝缘膜的布线图案等导体之间电连接的过孔的导体组合物油墨。

附图说明

图1是表示形成本实施方式的过孔前的带有布线图案的基板(阵列)的示意图。

图2是表示形成本实施方式的过孔后的阵列的示意图。

图3是表示在本实施方式中形成绝缘膜后的阵列的示意图。

图4是图3的IV-IV剖面图。

图5是表示在本实施方式中形成导电膜后的阵列的示意图。

图6是图5的VI-VI剖面图。

具体实施方式

[导体组合物油墨]

首先，对本发明的导体组合物油墨进行说明。

本发明的导体组合物油墨(以下也称作“本油墨”。)含有以下说明的(A)形成自组织单分子膜的含氟化合物、(B)金属粒子和(C)溶剂。

本油墨中，优选将本油墨干燥并固化而得的固化膜的表面能为30mN/m以下。若表面能大于30mN/m，则会有抗液性降低的趋势。由此，在用于将导体间电连接的过孔的形成中使用本油墨时，会附着于所要层叠的绝缘膜而无法自己形成过孔。另外，从使用用于提高成膜均匀性的低表面能绝缘膜、抑制向成为基底的导体的涂布展开的观点考虑，本油墨的固化膜的表面能特别优选为20mN/m以上且28mN/m以下。而且，表面能可以利用接触角测定法进行测定。

而且，作为调整本油墨的表面能的方法，可以举出调整(A)成分的种类、配合量等。

[(A)成分]

本油墨中的(A)成分为形成自组织单分子膜的含氟化合物。通过含有(A)成分，可以在确保导通的同时给(B)成分的金属粒子带来抗液性。其结果是，利用本油墨得到的印刷体可以兼顾导电性和抗液性。而且，(A)成分优选为含氟硫醇化合物。另外，本油墨中，(A)成分也可以修饰金属粒子的表面地存在。另外，该情况下，(A)成分中的修饰金属粒子的表面的基团(例如硫醇基)也可以与金属粒子的表面反应。

作为(A)成分的形成自组织单分子膜的含氟硫醇化合物，可以举出具有芳香环的含氟硫醇化合物、具有氟化部的烷基硫醇等。它们当中，从金属粒子的表面修饰性考虑，优选为选自具有芳香环(优选为苯环)的碳原子数6到20的含氟硫醇中的至少1种化合物。

作为具有芳香环的碳原子数6到20的含氟硫醇，具体而言，可以举出4-三氟甲基苯硫醇、3-三氟甲基苯硫醇、五氟苯硫醇、2，3，5，6-四氟苯硫醇、2，3，5，6-四氟-4-(三氟甲基)苯硫醇、2，3，5，6-四氟-4-巯基苯甲酸甲酯、3，5-二(三氟甲基)苯硫醇、4-氟苯硫醇、以及11-(2，3，4，5，6-五氟苄氧基)-1-十一烷硫醇(下述化学式)。

它们当中，从抗液性的观点考虑，特别优选为三氟甲基苯硫醇和/或2，3，5，6-四氟-4-(三氟甲基)苯硫醇。

[化1]

(A)成分的含量相对于油墨总量优选为10质量％以下，更优选为5质量％以下。若(A)成分的含量为所述上限以下，则不会阻碍油墨中的金属粒子的分散性。另外，对于下限，从利用本油墨得到的印刷体的抗液性的观点考虑，优选为0.1质量％以上。

[(B)成分]

本油墨中的(B)成分为金属粒子。(B)成分成为印刷本油墨并干燥、固化后体现出导电性的起源。另外，优选在(B)成分上形成有由所述(A)成分形成的自组织单分子膜。

作为(B)成分的金属种，可以举出银、铜、镍、钯、铂、以及金。而且，它们可以单独使用1种，也可以并用2种以上。它们当中，从与(A)成分的亲和性的观点考虑，特别优选为银。(B)成分的平均粒径优选为10nm以上且1000nm以下。另外，也可以含有直径50nm以下的金属纳米线。金属粒子的粒径测定可以利用透射型电子显微镜(TEM)观察进行测定。具体而言，可以举出在包含50个左右的粒子的视野中测定全部粒子的投影面积当量圆直径、并算出其平均值的方法。

(B)成分的含量相对于油墨总量优选为15质量％以上且75质量％以下，更优选为20质量％以上且50质量％以下。若(B)成分的含量在所述范围内，则可以更加有效地形成导电性过孔。

[(C)成分]

本油墨中的(C)成分为溶剂。

作为(C)成分的溶剂，可以举出水、醇系溶剂(单醇系溶剂、二醇系溶剂、多元醇系溶剂)、烃系溶剂、酮系溶剂、酯系溶剂、醚系溶剂、甘醇二甲醚系溶剂、卤素系溶剂。这些溶剂可以单独使用1种，也可以混合使用2种以上。它们当中，从印刷性的观点考虑，优选为二醇系溶剂。(C)成分的表面张力优选为40mN/m以上且65mN/m以下。若(C)成分的表面张力在所述范围内，则在过孔的形成中使用本油墨时，可以使之充分地附着于基底。而且，表面张力可以利用悬滴法进行测定。

作为表面张力为40mN/m以上且65mN/m以下的二醇系溶剂，可以举出乙二醇、甘油、1，3-丙二醇等。它们当中，特别优选为乙二醇。

(C)成分的含量相对于油墨总量优选为25质量％以上且85质量％以下，更优选为50质量％以上且80质量％以下。若(C)成分的含量在所述范围内，则可以恰当地涂布本油墨。

[其他成分]

本发明的导体组合物油墨也可以在所述(A)～(C)成分以外还含有任意的成分。

作为各种任意成分，可以举出分散剂等。

这些任意成分相对于油墨总量优选为10质量％以下。

[导体组合物油墨的制造方法]

本发明的导体组合物油墨例如可以通过将所述各成分混合而制造。混合方法没有特别限定，例如可以举出使用机械搅拌器、磁力搅拌器、超声波分散机、行星磨、球磨机、三辊磨机等混合机进行混合的方法。

利用本发明的导体组合物油墨得到的印刷体兼具导电性和抗液性，可以作为形成用于将布线图案等导体间电连接的过孔的油墨合适地使用。

[过孔的形成方法]

以下，基于附图对使用本发明的导体组合物油墨形成过孔的方法的一例进行说明。

图1～6是表示使用了本发明的导体组合物油墨的过孔形成方法的一例的图。

首先，如图1所示，在基板1上，利用公知的方法设置包含金属电极的布线图案2，制作阵列3。作为基板，可以使用玻璃基板、塑料膜(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚砜(PES)、聚碳酸酯(PC))等。金属电极的材料只要是具有导电性的材料就没有特别限定，可以使用公知的材料。例如，可以使用与所述金属电极的材料相同的材料。

然后，如图2所示，通过在布线图案2的表面的所期望的部位涂布本发明的导体组合物油墨而形成过孔4。作为油墨的涂布方法，可以举出喷墨印刷法、丝网印刷法。优选为能够柔性对位的喷墨印刷法。根据喷墨印刷法，过孔4的直径与导体组合物油墨的涂布图案的直径大致相同。由此，通过调节油墨的涂布量等，就可以将过孔4的直径容易地控制为所期望的值。而且，例如以20μm以上且200μm以下的直径形成过孔4。

然后，如图3所示，在形成过孔4后的阵列3上，使用绝缘材料，利用旋涂法等形成绝缘膜5。作为绝缘材料，只要是具有电绝缘性且可以作为薄膜形成的材料，就没有特别限定，可以使用公知的绝缘材料。

此时，因本油墨所具有的抗液性，过孔4排斥绝缘材料，因此过孔4的上部不会被绝缘膜5覆盖(参照图4)。由此，就能够自己形成可以将布线图案2与后述的导电膜6电连接的过孔4。

此后，如图5所示，在形成绝缘膜5后的阵列3上，使用导电材料，利用丝网印刷法等形成导电膜6。由此，如图6所示，导电膜6与过孔4的上部接触，因此将布线图案2与导电膜6导通，从而能够实现电极的导出。而且，作为导电材料，只要是具有导电性的材料，就没有特别限定，可以使用公知的材料。例如，可以使用与所述金属电极的材料相同的材料。

利用本发明的导体组合物油墨得到的印刷体具有导电性和抗液性。由此，如前所述，在使用该油墨形成过孔后，在下一工序中涂布绝缘材料的时刻，过孔可以排斥绝缘材料而自己形成过孔。其结果是，不需要层间绝缘膜的图案化形成，可以大幅度削减过孔的形成工序，因此可以提高生产率。另外，由于可以利用喷墨印刷法形成过孔，因此可以精度优良地形成过孔。

[用途]

上述的过孔的形成方法可以适用于借助过孔(导体)将2个电极导通的设备(层叠体)的制造方法。作为设备(层叠体)，例如可以举出半导体元件、触控面板传感器、RF-ID(Radio Frequency Identification)、有机电致发光元件、层叠布线基板(柔性印刷电路板(FPC)、刚性印刷电路板)等。

另外，上述的层叠布线基板可以用于液晶显示器、电视、导航仪、携带电话、游戏机、数码相机、个人电脑、打印机等电子设备中。

[实施例]

下面，利用实施例对本发明进行更详细的说明，然而本发明并不受以下的实施例的任何限定。

[实施例1]

首先，在玻璃基板上，利用反转印刷设置包含银电极的布线图案，制作出阵列。

然后，在布线图案的表面的所期望的部位，利用喷墨印刷法，印刷导体组合物油墨(将银纳米胶体(平均粒径：40nm)与三氟甲基苯硫醇与乙二醇以质量比15∶5∶80的比例混合而得的材料)，由此形成过孔。该过孔的直径为40μm，高度为480nm。另外，对该过孔的剖面形状利用探针式台阶仪进行了测定，其结果是，上部中央部为平缓的凸状，然而大致上平坦。

然后，在形成过孔后的基板上，使用Kaneka制ANL1，利用旋涂法形成绝缘膜。其结果是，得到膜厚500nm的绝缘膜。另外，确认利用喷墨印刷法形成的过孔的上部没有被绝缘膜覆盖。

此后，在形成绝缘膜后的基板上，使用丝网印刷用导电性银膏剂，利用丝网印刷法形成导电膜。其结果是，能够实现电极的导出。而且，在玻璃基板上利用滴铸将相同的油墨成膜，利用接触角测定法进行了测定，根据所得的结果，过孔的表面能为28mN/m。

[实施例2]

首先，在玻璃基板上，利用反转印刷设置包含银电极的布线图案，制作出阵列。

然后，在布线图案的表面的所期望的部位，利用喷墨印刷法，印刷导体组合物油墨(将银纳米胶体(平均粒径：40nm)与2，3，5，6-四氟-4-(三氟甲基)苯硫醇与1，3-丙二醇以质量比15∶1∶84的比例混合而得的材料)，由此形成过孔。该过孔的直径为30μm，高度为620nm。另外，对该过孔的剖面形状利用探针式台阶仪进行了测定，其结果是，上部中央部为平缓的凸状，然而大致上平坦。

然后，在形成过孔后的基板上，使用Kaneka制ANL1，利用旋涂法形成绝缘膜。其结果是，得到膜厚500nm的绝缘膜。另外，确认利用喷墨印刷法形成的过孔的上部没有被绝缘膜覆盖。

此后，在形成绝缘膜后的基板上，使用丝网印刷用导电性银膏剂，利用丝网印刷法形成导电膜。其结果是，能够实现电极的导出。而且，在玻璃基板上利用滴铸将相同的油墨成膜，利用接触角测定法进行了测定，根据所得的结果，过孔的表面能为20mN/m。

[比较例1]

首先，在玻璃基板上，利用反转印刷设置包含银电极的布线图案。

然后，在布线图案的表面的所期望的部位，利用喷墨印刷法，印刷市售的银纳米油墨(Aldrich 736503-25G)，由此形成过孔。该过孔的直径为50μm，高度为520nm。

然后，在形成过孔后的基板上，使用Kaneka制ANL1，利用旋涂法形成绝缘膜。其结果是，得到膜厚500nm的绝缘膜。但是，由于利用喷墨印刷法形成的过孔的上部并非抗液性，因此过孔全都由绝缘膜覆盖而无法取得导通。而且，在玻璃基板上利用滴铸将相同的油墨成膜，利用接触角测定法进行测定，根据所得的结果，过孔的表面能为40mN/m。

产业上的可利用性

本发明可以在晶体管阵列中，在形成用于将导体间电连接的过孔时利用。

符号的说明

1 基板，2 布线图案，3 阵列，4 过孔，5 绝缘膜，6 导电膜。